Java的内存模型和上一篇文章中的JVM内存结构非常相似。我经常把它们混为一谈，但实际上它们不是一回事，有很大的区别。我希望你不要混淆他们，尤其是在采访中。当你一头雾水时，你会回答一些无关紧要的问题，影响你的面试表现。当然，你可能会遇到半吊子的面试官，恭喜你。Java内存模型比JVM内存结构复杂得多。Java内存模型有一个规范叫做：《JSR 133 ：Java 内存模型与线程规范》，里面包含了很多内容。如果你还没有读过，我建议你看一看。今天我们就来简单聊聊Java内存模型。关于Java内存模型，我们先从硬件内存模型说起。硬件内存模型先来看一下硬件内存的简单架构，如下图所示：硬件内存结构这是一个简单的硬件内存结构图。真正的结构图要比这个复杂的多，尤其是在缓存层。现在的电脑国内一般有三层CPU缓存，大家也可以打开电脑看看，打开任务资源管理器--->性能--->cpu，如下图：CPU缓存可以从中看到图中我的机器CPU有三级缓存，一级缓存（L1），二级缓存（L2），三级缓存（L3）。一级缓存离CPU最近，三级缓存离内存最近。每一级缓存的所有数据都是下一级缓存的一部分。三级缓存架构如下图所示：图片来源网络既然我们对硬件内存架构有了一定的了解，那么我们来想一个问题，为什么要在CPU和内存之间加一个缓存呢？简单说一下这个问题，我们知道CPU是高速的，而内存是比较低速的，这会造成CPU的高速特性不能被充分发挥的问题，因为CPU需要每次从内存中获取数据都要等待，浪费为了保证CPU的高速性能，缓存的出现就是为了消除CPU和内存之间的空隙。缓存的速度大于内存，小于CPU。添加缓存后，CPU直接从缓存中读取数据，因为缓存还是比较快的，所以这样就充分利用了CPU的高速特性。但是不可能每次都从缓存中读取数据。这个和我们项目中使用的redis等缓存工具是一样的。还有缓存命中率。在CPU中，首先寻找L1Cache。如果L1Cache没有命中，就去L2Cache继续查找，以此类推。如果没有找到，就直接从内存中取出，然后加入到缓存中。当然，当CPU需要向主存写入数据时，也会先将寄存器中的数据刷新到CPU缓存中，然后再将数据刷新到主存中。也许你已经看到了这个框架的缺点。在单核时代，处理器核只有一个，读写操作全部由单核完成。如果不知道数据已经过期，继续傻傻地使用主存或者自己缓存层中的数据，就会导致数据不一致。CPU硬件厂商也针对这个问题提供了一种解决方案，称为缓存一致性协议（MESI协议）。我对缓存一致性协议一窍不通，也解释不清楚，BB这里就不贴了。如果你有兴趣，你可以自己研究。说完硬件内存架构，我们再回到我们的话题，Java内存模型。下面一起来聊聊Java内存模型。Java内存模型什么是Java内存模型？Java内存模型可以理解为遵循多核硬件架构的设计，使用Java在JVM层面实现了一套“缓存一致性”，从而避免了CPU硬件厂商标准不同带来的问题.的风险。好吧，下面正式介绍一下Java内存模型：Java内存模型（JavaMemoryModel，简称JMM），本身就是一个抽象的概念，不像硬件架构那么真实，它描述了一组规则或者规范，通过这个集合ofspecifications定义了程序中各种变量（包括实例字段、静态字段和构成数组对象的元素）的访问方法。有关Java内存模型的更多信息，您可以阅读JSR133：Java内存模型和线程规范。我们知道JVM运行程序的实体是线程。在前面的JVM内存结构中，我们了解到在创建每个线程时，JVM都会为其创建一个工作内存（Java栈）用于存放线程私有数据，而Java内存模型规定所有的变量都存放在main中记忆。主存是一个共享内存区，所有线程都可以访问。但是，线程对变量的操作（读赋值等）必须在工作内存中进行。首先，变量必须从主存中拷贝到自己的工作内存空间，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回主存，不能直接操作主存中的变量.我们知道Java栈是每个线程的私有数据区。其他线程无法访问不同线程的私有数据。因此，如果线程之间需要通信，就必须通过主存来完成。Java内存模型夹在两者之间先来看看这张抽象架构图：从结构图来看，如果线程A和线程B需要通信，必须经过以下两步：首先，线程A将本地内存A中的共享变量副本中的值刷新到主存中。然后，线程B去主存中读取线程A更新后的值，从而使线程A中的变量值到达线程B中。下面看一个具体的例子来加深理解。看下图：图片来源网络现在线程A需要和线程B进行通信，线程间通信的两个步骤我们已经知道了。假设一开始，这三个内存中的x值都为0，线程A在执行时，将更新后的x值（假设为1）暂存在自己的本地内存A中，当线程A和线程B需要通信时，线程A会先将自己本地内存中修改后的x值刷新到主存中，此时主存中的x值变为1。随后，线程B去主存中读取线程A更新后的x值，此时线程B的本地内存中的x值也变为1，从而完成一次通信。JMM通过控制主内存和每个线程的本地内存之间的交互，为Java程序员提供内存可见性保证。Java内存模型除了定义了一套规范外，还提供了一系列原语，将底层实现封装起来，供开发者直接使用。这套实现就是我们常用的volatile、synchronized、final等。Happens-Before内存模型Happens-Before内存模型可以称为Happens-Before原理。在《JSR 133 ：Java 内存模型与线程规范》中，Happens-Before内存模型被定义为Java内存模型的近似模型。Happens-Before原则是关于可见的一组偏序关系。为了方便程序员的开发，屏蔽底层繁琐的细节，Java内存模型定义了Happens-Before原则。只要理解Happens-Before原理，我们就可以在不知道JVM底层内存操作的情况下解决并发编程中遇到的变量可见性问题。JVM定义的Happens-Before原则是一组偏序关系：对于两个操作A和B，这两个操作可以在不同的线程中执行。如果AHappens-BeforeB，那么可以保证A操作执行后，A操作的执行结果对B操作可见。Happens-Before原则包括总共8条规则。让我们一起来简单地研究一下这8条规则。1.程序顺序规则这个规则是指在一个线程中，根据程序顺序，前面的操作happens-before任何后续操作。这个规则还是很容易理解的。看下面这段代码classTest{1intx;2inty;3publicvoidrun(){4y=20;5x=12;}}第四行代码应该发生在第五行代码之前，也就是按照的顺序代码来了。2.加锁规则这条规则是指一个锁的解锁Happens-Before随后的锁的加锁。比如下面的代码在进入同步块之前会自动加锁，代码块执行完后会自动释放锁。加锁和释放都是编译器帮我们实现的。synchronized(this){//这里自动加锁//x是一个共享变量，初始值=10if(this.x<12){this.x=12;}}//这里的自动解锁可以理解为加锁规则：假设x的初始值为10，线程A执行完代码块后，x的值会变成12（执行完自动释放锁）。当线程B进入代码块时，可以看到线程A对x的写操作，即线程B可以看到x==12.3。volatile变量的规则这个规则是指对一个volatile变量的写操作和这个写操作之前的所有操作Happens-Before对这个变量的读操作和这个读操作之后的所有操作。4.线程启动规则这条规则是指主线程A启动子线程B后，子线程B在启动子线程B之前可以看到主线程的运行情况。publicclassDemo{privatestaticintcount=0;publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(()->{System.out.println(count);});count=12;t1.start();}}子线程t1可以看到主线程对count变量的修改，所以在线程中打印了12。这是线程启动规则5、线程结束规则这是关于线程等待的。意思是主线程A等待子线程B完成（主线程A是通过调用子线程B的join()方法实现的），当子线程B完成时（join()方法在主线程A返回），主线程可以看到子线程的运行情况。当然，所谓“看见”是指对共享变量的操作。publicclassDemo{privatestaticintcount=0;publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(()->{//t1线程修改变量count=12;});t1.start();t1.join();//mian线程可以看到t1线程修改的变量System.out.println(count);}}6.中断规则一个线程在另一个线程上调用中断，Happens-在被中断的线程检测到中断被调用之前。publicclassDemo{privatestaticintcount=0;publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(()->{//t1线程可以看到被中断前的数据System.out.println(count);});t1.start();count=25;//t1线程被中断t1.interrupt();}}mian线程中调用了t1线程的interrupt()方法，mian对count的修改对t1线程可见。7.Finalizer规则一个对象的构造函数执行结束Happens-Before其finalize()方法开始之前。“结束”和“开始”表示在时间上，对象的构造函数必须在其finalize()方法被调用时执行。根据这个原则，可以保证在执行对象的finalize方法时，对象的所有field字段值都是可见的。8.传递规则这个规则意味着如果AHappens-BeforeB，并且BHappens-BeforeC，那么AHappens-BeforeC。
